01引言
客户在使用 BlueNRG-LP/LPS 芯片时，增加 OTA 服务后常常反馈说，编译代码区域超空间了，需要帮忙优化一下。后文主要通过下列步骤进行分析和优化 BlueNRG-LP/LPS 的代码空间：
$ t+ \. _' P' @2 c6 n1 {a. 通过分析 BlueNRG-LP/LPS 的 OTA 方式，让客户可以选择合适的方式；
b. 通过整体分析 BlueNRG-LP/LPS 的链接文件（*.icf/*.sct/*.ld）了解默认工程的存储分布；
4 \  e) d7 c+ vc. 通过裁剪协议栈，选择合适的协议栈功能，优化 BlueNRG-LP/LPS 的代码空间；
/ |+ W0 O0 p' w: C+ zd. 通过使用静态协议栈，进一步优化 BlueNRG-LP/LPS 的代码空间；
e. 其他方案；

% D* h1 @/ ?3 G- D

总的来说通过两个维度来节省空间：一个是协议栈的裁剪维度：主要是通过修改宏配置实现编译对应应用需要的协议栈。另一个是 OTA 和静态协议栈的维度：OTA 和静态协议栈的选择流程图如下图所示
8 U. s- T: E# }- x
02BlueNRG-LP/BlueNRG-LPS的OTA
2.1 OTA 的框架
! X: q5 j) Q- M% L( P手机或者电脑做 GATT Client，给带 OTA 服务的设备升级。


. ]) u7 S2 i9 y' |) Q; x
2.2 官方提供的 OTA 方式
默认提供的 OTA 应用和协议栈编译在一个固件上。
a. 不带备份的(右图中的右半部分)
升级服务程序在 Boot 端(OTA Service manager)。
省空间（存放了 2 份协议栈，1 份应用）
  d" x% Q0 d7 p  P管理简单（只需管理一份应用）
b. 带备份的(右图中的左半部分)
7 M) B3 G2 n2 t% V: \0 R( M" ^升级服务程序在应用端
更消耗空间（存放了 2 份协议栈，2 份应用）
管理稍微麻烦（需要管理两份应用，Lower 区域应用不能放置 Higher 区域运行）
9 g. U+ j: X  E7 f# i# ^4 \3 p$ Q- R更安全

- U  d, p8 y& R
' R" R8 o- i' }! S
a. 不带备份的方式由以下组件构成：
BLE_OTA_ServiceManager+ application
# S) u1 H, ^" F0 o) P" Eb. 带备份的由以下组件构成：
, u" x. B. S& a% p- u; D+ N/ D/ A+ mBLE_OTA_ResetManager +Lower Application (with BLE OTA service) orBLE_OTA_ResetManager + Higher Application (with BLE OTA service)

- d1 t( q  J# E1 w- y) N  x7 Y- e对应在 SDK 中工程和配置如下图所示：
a.BLE_OTA_ServiceManager 配合 BLE_SerialPort 中的 Sever_Use_OTA_serviceManager
! s) t/ W% d- K7 `: m$ P2 x& Ab.BLE_OTA_ResetManger 配合 BLE_SerialPort 中的 Service_LowerApp_OTA 或者Service_LowerApp_OTA 使用

7 i; K9 h- [; G
7 _( I& b- l! y  x) P
( E) L+ W! W* {( g* @$ R, I) P2.3 使用带备份类型 OTA 升级错误变砖头问题
8 k% m( R- q1 W1 z5 W编译器编译的 Higher Application 如果放置在 Lower Application 的位置，程序无法运行。APP 程序可以知晓当前运行的固件是 Lower 还是 Higher APP。可以在编译固件 Higher Application 和 Lower Application 中加入一些标记，用于给升级工具识别，当前需要下载的是Higher Application 还是 Lower Application 或者是否混用。建议每次发布时两个应用程序都编译生成，不要人为来管理固件，否则容易造成混乱，应该让升级 app 自动选择对应的来升级。
1 q4 p1 w0 n+ N0 B
" ?8 x% D2 z) m8 g4 R5 r! V

: q$ p6 D% @2 ^5 V4 n

% a9 |# w3 x6 z. r03BlueNRG-LP/LPS的存储分析
3.1 linker 中宏定义作用范围
Linker 中可定义一些宏、用于指定链接脚本文件所需的配置。这些宏定义不作用于.c文件或者.h文件，只作用于链接文件（.icf 或者.sct 或者 *.ld）。
2 R8 z- r% l/ K; x' K

3.2 链接脚本文件分析（代码区域）
不同的 IDE 所使用的链接脚本文件的格式不同。比如，Keil 使用“*.sct”文件，IAR 使用“*.icf”文件，而 TrueStudio 使用 “*.ld”文件。
+ E% l3 I4 o. J  A! @  ]" E$ y
4 c  p  A: s. _& _4 ~' w" z2 Z下面分析BlueNRG-LP最新SDK中BLE_SerialPort项目IAR工程目录下的BlueNRG_LP.icf文件, 其他IDE一样，可以进行类比。由于Flash的擦除必须是整页操作的，写Flash之前必须将对应的页擦除，所以Flash的划分需要2KB对齐。就算只使用到0.9KB，也需要划分2KB区域。
0 a8 @3 ]0 k) m8 T; F+ y. R
默认SDK中提供了4种程序的链接配置:
1.CONFIG_OTA_HIGHER
  R6 b, S! U- E6 u0 V; T0 X' x/ X2.CONFIG_OTA_LOWER
3.CONFIG_OTA_USE_SERVICE_MANAGER
4.其他



2 b1 A) u* _& F3 b5 n5 }4 k对于这四种链接配置编译后，代码区域放置在如下地址。BLE_OTA_ServiceManager 工程使用的是非 OTA 程序，而 BLE_SerialPort 中的 Sever_Use_OTA_serviceManager 工程使用的是CONFIG_OTA_USE_SERVICE_MANAGER。
4 X& ]. z* }7 V# C1 y' d
% r1 ?/ f  F, m+ f

* a/ e# x6 R) p  x( R) h/ a9 v上述4种程序的链接配置由以下宏定义来指定：MEMORY_FLASH_APP_SIZE: 定义程序使用Flash的大小。以工程BLE_OTA_ServiceManager为例子，在linker中定义了MEMORY_FLASH_APP_SIZE = 0x3000, 则表明BLE_OTA_ServiceManager的大小不能超过0x3000（12*1024） 字节。BLE_OTA_ServiceManager是一个带OTA服务的启动程序，宏定义MEMORY_FLASH_APP_SIZE限制这个工程编译的程序空间大小不能超过这个范围。

如果在linker中没有定义MEMORY_FLASH_APP_SIZE，则对应的4种配置分别是：
# F5 l. q' w7 w: U3 c6 D; O+ \/ d9 a
5 n9 m* ~  o9 K2 S$ v
- K1 J! j+ A: }
MEMORY_FLASH_APP_OFFSET: 定义程序编译链接地址的偏移（非OTA程序）。如果在linker中没有定义MEMORY_FLASH_APP_OFFSET，则对应的4种配置分别是：
! ~) K) Y3 A. x0 T8 v/ N
; s! L- Y4 o' {4 T& z4 M
4 s' Q" D. v7 M
: e( @9 ^' Y2 l4 ?- Y前面提到默认SDK中提供了4种程序的链接配置，本质上只是计算MEMORY_FLASH_APP_OFFSET和MEMORY_FLASH_APP_SIZE的方式不同而已，如果应用需要，也可以改动这个链接脚本文件。
, d$ b' q4 |, h) |; Y6 b

4 n- O& \; f& i4 I04通过协议栈的初步裁剪与自定义优化空间
SDK 中默认提供了 4 种默认配置的协议栈加一种自定义的协议栈配置（BLE_STACK_CUSTOM_CONF），如下图所示。

& Y. Y( ?7 j( a1 P& c3 U
' C+ a( ?4 @. Y8 _& d5 M7 K, k
上述 5 种不同协议栈的配置，本质上就是通过使用宏控制不同的特性功能是否打开。只是前面 4种提供了默认便捷的设置，而最后一种可以进行细粒度更细的自定义的协议栈。
. A4 U6 r- N) O6 E, d
; o% e- _$ s+ `可以在 Preprocesor Symbols 中定义相关的宏来配置使用哪种协议栈配置。

1 y3 K5 _: M* @: E% @& s2 j

, V2 |# y, F3 U如果选用细粒度更细的 BLE_STACK_CUSTOM_CONF 协议栈配置，则在 其中在头文件“custom_ble_stack_config.h”中开关不同功能特性，大致占用的代码如下图所示。
5 i* {  O! X6 I$ j8 _) w% c

& |; E; W* B/ l) H0 D. ]2 p% I

05协议栈的进一步裁剪:使用静态协议栈
2 x: h4 f; T0 F4 B8 H8 U! H5.1 静态协议栈工程的 4 种默认的配置
( B, {& T; o. d  T5 B' a4 HST 官方 SDK 中已经提供了静态协议栈的 Demo，分为协议栈工程和应用工程两部分，路径为：C:\Users\user name\ST\BlueNRG-LP DK 1.x.x\Projects\BLE_Examples\BLE_StaticStack 静态协议栈工程默认提供了 4 种配置：
  N& ~# m5 V/ Y3 T7 o1 H• Release
• Basic
• OTA_BTL_ResetManager
• OTA_BTL_ResetManager_Basic
8 r$ ~* {) y: h5 c/ v
C:\Users\user name\ST\BlueNRG-LP DK 1.x.0\Projects\BLE_Examples\BLE_SensorDemo_StaticStack
• Release
2 [; M8 S( l6 C: `2 V# f+ e- Z/ z• LowerApp_OTA
• HigherApp_OTA

1 v9 o. a1 O, P$ i; p: Q
$ a) _+ p. f/ i
那它们有什么区别呢？它们可以分为两组。

- K+ T/ m, B8 r: wRelease 和 Basic 是一组：它们运行时都是由协议栈程序直接跳转到一个固定的应用上；

Release 和 Basic 的区别：Basic 的协议栈配置是 BLE_STACK_BASIC_CONF， 而 Release的协议栈配置是 BLE_STACK_FULL_CONF。
1 l" S5 {) k3 {* [, m  D
不同的协议栈配置，包含的功能和占用的 Flash 空间也不一致。
• 不同的协议栈配置包含的功能请查看 stack_user_cfg.h
1 v) e+ p/ V1 ?+ ?& U• 占用的 Flash 空间可以通过编译的 Map 文件查看• 宏 RESET_MANAGER_SIZE 用于协议栈程序的跳转偏移，即预留多少空间给协议栈，因此这个宏的大小也会因为协议栈占用的空间不同而不同。
• Linker 中宏 MEMORY_FLASH_APP_SIZE 用于定义程序可用的大小。即预留多少空间给协议栈，因此这个宏的大小也会因为协议栈占用的空间不同而不同。

OTA_BTL_ResetManager 和 OTA_BTL_ResetManager_Basic 是另外一组：它们都是由协议栈程序跳转到 Lower 应用程序或者 Higher 应用程序；
, I% ~3 D+ e$ n6 E6 t# M4 \
• OTA_BTL_ResetManager 和 OTA_BTL_ResetManager_Basic 的区别：OTA_BTL_ResetManager_Basic 的协议栈配置是 BLE_STACK_BASIC_CONF， 而OTA_BTL_ResetManager 的协议栈配置是 BLE_STACK_FULL_CONF
6 _5 Y3 }) @+ J
3 l; j, [% {4 B. r9 F( N• 不同的协议栈配置，包含的功能和占用的 Flash 空间也不一致。
o 不同的协议栈配置包含的功能请查看 stack_user_cfg.h
) H0 F3 [1 X+ Q1 B& o8 [1 [3 co 占用的 Flash 空间可以通过编译的 Map 文件查看
o 宏 RESET_MANAGER_SIZE 用于协议栈程序的跳转偏移，即预留多少空间给协议栈，因此这个宏的大小也会因为协议栈占用的空间不同而不同。
, |) {. V/ ?  b% ^o Linker 中宏 MEMORY_FLASH_APP_SIZE 用于定义程序可用的大小。即预留多少空间给协议栈，因此这个宏的大小也会因为协议栈占用的空间不同而不同。

  i; W; d: m  _/ f0 B- `6 X! l其中，一个工程负责生成协议栈，另一个工程负责应用，那么这里 BLE_StaticStack 中的Release or Basic 与 OTA_BTL_ResetManager or OTA_BTL_ResetManager_Basic 怎么和Release，LowerApp_OTA 和 HigherApp_OTA 组合呢？
  ]# ]7 t% E9 y$ g9 y& L2 ~, p4 `• BLE_StaticStack 中的 Release or Basic + BLE_SensorDemo_StaticStack 中的Release //不带备份 OTA 的使用固定协议栈的方法
• BLE_StaticStack 中的 OTA_BTL_ResetManager or OTA_BTL_ResetManager_Basic + BLE_SensorDemo_StaticStack 中的 LowerApp_OTA or HigherApp_OTA //带备份OTA 的使用固定协议栈的方法

9 `; S0 T& w0 L9 C/ M2 a' ]' d5.2 将工程实例化为静态协议栈工程编程基础
9 c( B# k! Q' d将工程实例化为静态协议栈涉及比较多的步骤，可以参考官方的文档 :BlueNRG-LP_LPS DK 1.2.0\Projects\BLE_Examples\BLE_SensorDemo_StaticStack\README.txt
% A1 Y  k" @( I: X
以及 SDK 安装目录的 index.html 中的静态协议栈的介绍如下图所示。



- F$ C0 L1 |3 E6 W/ T* S, j如果在实例化 OTA 程序时，可能需要修改链接脚本和 Preprocesor Symbols 中下面几个宏（具体不同应用，不同 OTA 类型，具体需要定义的宏和宏的数值也不同）：
! R" j7 f8 u1 l+ t( q
RESET_MANAGER_SIZESERVICE_MANAGER_OFFSETSERVICE_MANAGER_SIZEMEMORY_FLASH_APP_SIZEMEMORY_RAM_APP_OFFSET

! W2 c0 _6 N6 i4 c0 H" M% a5.3 使用默认配置的协议栈
如果使用了 OTA，发现空间不够，可以考虑将应用协议栈和 OTA 协议栈合并使用如下图所示。

* m1 k2 _3 u1 q, R' z9 H3 p

, z* j* j7 |3 N# T4 J9 e9 P上图列举的是基于 BlueNRG-LP 的默认提供的工程的大致数值（BlueNRG-LPS 类似，这里不再举例）。如果遇到不同的应用，可以实际裁剪协议栈适配不同的应用需求。

5.4 使用自定义配置的协议栈
使用静态协议栈可以实现更为精确的函数级别的裁剪:通过注释协议栈工程中的 bluenrg_lp_cmd_if.c 中的 cmd_call_table 中对应的函数，编译时可以将不使用的协议栈函数裁减出协议栈。
$ A" R7 E& M2 o" K

2 u$ r9 h) x2 B2 t
8 R* ]' P  d0 K+ a8 T# \5.5 使用静态协议栈这种模式如何支持升级协议栈
* z& b6 K0 R* c# _' H3 A" t) H# L当使用静态协议栈，默认协议栈就无法升级。为了能够支持协议栈也升级。需要增加一段 boot代码，当升级协议栈时，先放置在 APP 区域，当升级完协议栈后，将 APP 区域的协议栈拷贝到协议栈区域。接着继续升级被擦除的应用程序。Boot 代码决定搬运协议栈和跳转到下一级。


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06优化后空间仍不足的其他方法
如果使用静态协议栈和空间仍然不足，可以考虑将一些常用而不需修改的通用模块编译进协议栈的工程。如果空间仍然差距比较远则考虑用片外 Falsh 或者选用 STM32WB 系列，再或者使用 STM32+协处理器模式。


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